シングルGaNナノ細線デバイスのための接触界面の解析
Summary
技術は、単一のGaNナノワイヤーデバイスの接触/基板とコンタクト/ NWインタフェースの検査と特徴付けを可能にするために、それらの基質からのNi / Auのコンタクト金属膜を除去するように開発された。
Abstract
SiO 2の上に製造されたGaN単ナノワイヤ（NW）デバイスは、接触/ SiO 2界面でのボイド形成の発生により、アニール後の強力な劣化を示すことができる。このボイド形成は、亀裂や抵抗を増加させるか、NW機器の完全な故障につながることができ、金属膜の剥離が発生する可能性があります。ボイド形成に関連する問題に対処するために、この技術は、コンタクト/基板とGaN単NWデバイスの接触/ NWインタフェースの検査と特徴付けを可能にするために、基材からのNi / Auのコンタクト金属膜を除去するように開発された。この手順は、基板とナノワイヤとの接触膜の密着度を決定し、基板とナノワイヤーとの接触界面の形態および組成物の特徴付けを可能にする。この技術は、NW懸濁液aから残る残留汚染の量を評価するために有用であるND NW-SiO 2表面上のフォトリソグラフィ工程から前金属堆積。この手順の詳細なステップは、SiO 2基板上にMgドープGaNナノワイヤにアニールしたNi / Auの接点の除去のために提示されています。
Introduction
単一NWデバイスは、絶縁基板上にNW懸濁液を分散させ、ランダムに形成された二端子デバイスをもたらす従来のフォトリソグラフィおよび金属堆積を介して、基板上の接触パッドを形成することによって作製される。 Siウエハ上に厚いSiO 2膜は、典型的には、絶縁性基板1,2として使用される。 SiO 2表面上に堆積された金属は、熱処理に起因する共通の問題は、金属/ SiO 2界面におけるボイドの発生である。割れや金属膜の剥離に加えて、このボイドの形成は、負の接触面積の減少による抵抗の増加によるデバイス性能に影響を与えることができる。 2 / O 2雰囲気、Nで酸化にNi / Auコンタクトは、p型GaN 3-7に適用される主要な接触方式である。 N 2 / O 2中での熱処理中に、NiをNiOとを形成するために表面に拡散し、Auが拡散するまで基板表面。
本研究では、接触/ NWおよびコンタクト/ SiO 2の界面での過度のボイド形成をSiO 2 8上のナノワイヤへのNi / Auから接点のアニール中に起こることが示された。アニールされたNi / Au膜の表面形態は、しかしながら、空隙の存在またはボイドが発生した程度を示すものではない。この問題に対処するために、我々は、基板とナノワイヤとの接触界面を分析するためのSiO 2 / Si基板からのNi / Auの接点とGaNナノワイヤを除去するための技術を開発した。この技術は、基板への密着性が悪い任意の接触構造を除去するために使用することができる。それらの中に埋め込 まれたGaNナノワイヤを有するNi / Au膜を、カーボンテープを有するSiO 2基板から除去される。カーボンテープは、いくつかの他のツールと一緒に、走査電子顕微鏡（SEM）を用いて、特徴づけのための標準ピンマウントに接着されている。 FABの詳細な手順GaN単NWデバイスのrication及びそれらの接触界面の形態の分析が記載されている。
Protocol
Representative Results
Discussion
提示された技術は、接触/基板と単NW·デバイスの接触/ NW微細構造の分析を可能にする。この技術の主な利点は、低コストとシンプルさです。これは、基板との大規模なだけでなく、個々のNWとサブマイクロメートルスケールでの接触界面の定性的および定量的分析を可能にする。試料取付用膜除去及びSEMピンスタブのカーボンテープを用いることにより、分析がクリーン低圧環境を必要と特?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、彼らの支援のためにコロラド州ボルダーにある国立標準技術研究所の量子エレクトロニクスとフォトニクス事業部内の個人を認識したいと思います。
Materials
| REAGENTS and MATERIALS | |||
| Lift-off resist | MicroChem | LOR 5A | Varies according to application |
| Photoresist | Shipley | 1813 | Varies according to application |
| Developer | Rohm and Haas Electronic Materials | MF CD-26 | Varies according to application |
| Photoresist stripper | MicroChem | Nano Remover PG | Varies according to application |
| Ni source | International Advanced Materials | 99.999% purity | |
| Au source | International Advanced Materials | 99.999% purity | |
| SiO2/Si wafers | Silicon Valley Microelectronics | 3-inch <100> N/As 0.001-0.005 Ohm-cm, 200 nm thermal oxide | |
| Carbon tape | SPI Supplies | 5072, 8 mm wide | |
| Solvents are standard semiconductor or research grade. Vendor is not important for the experimental outcome. | |||
| Reactive ion etch gases and thermal annealing gases are high purity grade. Vendor is not important for the experimental outcome. | |||
| EQUIPMENT | |||
| Ultrasonic cleaner | Cole-Palmer | EW-08849-00 | Low power |
| Micropipette | Rainin | PR-200 | Metered, disposal tips |
| Reactive ion etcher | SemiGroup | RIE 1000 TP | Other vendors also used with different process parameters |
| Mask aligner | Karl Suss | MJB3 | Other vendors also used with different process parameters |
| UV ozone cleaner | Jelight | Model 42 | Other vendors also used with different process parameters |
| E-beam evaporator | CVC | SC-6000 | Other vendors also used with different process parameters |
| * Manufacturers and product names are given solely for completeness. These specific citations neither constitute an endorsement of the product by NIST nor imply that similar products from other companies would be less suitable. |
Referências
- Lu, W., Lieber, C. M. Semiconductor nanowires. J. Phys. D: Appl. Phys. 39, R387-R406 (2006).
- Mater Res, A. n. n. u. R. e. v. . 34, 83-122 (2004).
- Pettersen, S. V., Grande, A. P., et al. Formation and electronic properties of oxygen annealed Au/Ni and Pt/Ni contacts to p-type. 22, 186-193 (2007).
- Chen, L. C., Ho, J. K., et al. The Effect of Heat Treatment on Ni/Au Ohmic Contacts to p-Type. 176, 773-777 (1999).
- Liday, J., et al. Investigation of NiOx-based contacts on p-GaN. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 19, 855-862 (2008).
- Narayan, J., Wang, H., Oh, T. H., Choi, H. K., Fan, J. C. C. Formation of epitaxial Au/Ni/Au ohmic contacts to p-GaN. Appl. Phys. Lett. 81 (21), 3978-3980 (2002).
- Ho, J. K., Jong, C. S., et al. Low-resistance ohmic contacts to p-type GaN achieved by the oxidation of Ni/Au films. J. Appl. Phys. Lett. 86 (8), 4491-4497 (1999).
- Herrero, A. M., Blanchard, P., et al. Microstructure evolution and development of annealed Ni/Au contacts to GaN nanowires. Nanotechnology. 23 (36), 5203.1-5203.10 (2012).
- Bertness, K. A., Roshko, A., Sanford, N. A., Barker, J. M., Davydov, A. V. Spontaneously grown GaN and AlGaN nanowires. J. Crystal Growth. 287, 522-527 (2006).
- Herrero, A. M., Bertness, K. A. Optimization of Dispersion and Surface Pretreatment for Single GaN Nanowire Devices. J. Vac. Sci. Tech. B. 30 (6), 2201.1-2201.5 (2012).
